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第三章 发酵机制及发酵动力学 3.3 糖代谢产物的发酵机制 二、好氧发酵代谢产物发酵机制 （一）柠檬酸发酵机制 1.TCA 循环 联系各种物质代谢的枢纽。 黑曲霉可以由糖类、乙醇和醋酸发酵生产柠檬酸。 本文档共67页；当前第28页；编辑于星期一\14点11分 第三章 发酵机制及发酵动力学 3.3 糖代谢产物的发酵机制 二、好氧发酵代谢产物发酵机制 （一）柠檬酸发酵机制 2.柠檬酸的生物合成途径 要积累柠檬酸，必须解决的两个问题： 第一，设法阻断代谢途径，即使柠檬酸不再继续代谢，实现积累； 第二，代谢途径被阻断部位之后的产物必须有适当的补充机制，满足代谢活动的最低需求，维持细胞生长，才能维持发酵继续。 1-柠檬酸合成酶； 2-顺乌头酸酶； 3-丙酮酸羧化酶； 3，-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 本文档共67页；当前第29页；编辑于星期一\14点11分 第三章 发酵机制及发酵动力学 3.3 糖代谢产物的发酵机制 二、好氧发酵代谢产物发酵机制 （一）柠檬酸发酵机制 2.柠檬酸的生物合成途径 草酰乙酸补充途径： ①丙酮酸(PYR)+ATP+CO2 草酰乙酸+ADP+Pi 丙酮酸羧化酶 ②磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）+ADP+CO2+Pi 草酰乙酸+ATP PEP羧化酶 葡萄糖生产柠檬酸的总反应式： 2C6H12O6+3O2 2C6H8O7+4H2O 对糖的理论转化率为106.7%，以含一个结晶水计为116.7%。 本文档共67页；当前第30页；编辑于星期一\14点11分 第三章 发酵机制及发酵动力学 3.3 糖代谢产物的发酵机制 二、好氧发酵代谢产物发酵机制 （一）柠檬酸发酵机制 3.柠檬酸积累的代谢调节 （1）糖酵解及丙酮酸代谢的调节 黑曲霉生长时EMP/HMP为2:1，产生柠檬酸时EMP/HMP为4:1，EMP的调节对柠檬酸发酵非常重要。 EMP途径中，第一个调节酶为磷酸果糖激酶（PFK），AMP、无机磷、NH4+对PFK有活化作用；ATP有抑制作用，NH4+能有效解除ATP、柠檬酸对PFK的抑制。 锰，可减少HMP和TCA循环中有关酶的活性，提高胞内NH4+的浓度，解除柠檬酸对PFK的抑制作用，使之增产。 本文档共67页；当前第31页；编辑于星期一\14点11分 第三章 发酵机制及发酵动力学 3.3 糖代谢产物的发酵机制 二、好氧发酵代谢产物发酵机制 （一）柠檬酸发酵机制 3.柠檬酸积累的代谢调节 （1）糖酵解及丙酮酸代谢的调节 CO2固定反应，丙酮酸即可脱羧生成乙酰辅酶A，又可固定CO2生成草酰乙酸，保持反应的平衡时获得柠檬酸高产的手段。 （2）TCA的调节 柠檬酸 顺乌头酸 异柠檬酸 顺乌头酸酶 Fe2+ 顺乌头酸酶 Fe2+ 使用络合剂去除反应液中的Fe2+，抑制酶活，造成柠檬酸积累。 当菌体生长到足够数量时，加入亚铁氰化钾使铁生成络合物。 选育顺乌头酸酶缺失或活力很低的菌株，可积累柠檬酸。 本文档共67页；当前第32页；编辑于星期一\14点11分 第三章 发酵机制及发酵动力学 3.3 糖代谢产物的发酵机制 二、好氧发酵代谢产物发酵机制 （一）柠檬酸发酵机制 3.柠檬酸积累的代谢调节 （3）及时补加草酰乙酸 给培养液中添加草酰乙酸，不经济。使用回补途径旺盛的菌种，保证草酰乙酸的及时添加。 柠檬酸积累机理总述 ①锰抑制了蛋白质的合成，导致胞内NH4+浓度升高和一条呼吸活性强的侧系呼吸链不产生ATP，解除了对磷酸果糖激酶的代谢调节，促进EMP途径的畅通。 本文档共67页；当前第33页；编辑于星期一\14点11分 第三章 发酵机制及发酵动力学 3.3 糖代谢产物的发酵机制 二、好氧发酵代谢产物发酵机制 （一）柠檬酸发酵机制 3.柠檬酸积累的代谢调节 柠檬酸积累机理总述 ②由组成型的丙酮酸羧化酶源源不断地提供草酰乙酸。 ③控制Fe2+含量，顺乌头酸酶活性低，是柠檬酸积累，在催化时建立如下平衡：柠檬酸:顺乌头酸:异柠檬酸=90:3:7。 ④丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A和CO2固定两个反应平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强合成柠檬酸的能力。 ⑤柠檬酸积累多，pH低，在低pH时，顺乌头酸酶和异柠檬酸酶失活，进一步促进柠檬酸的积累。 本文档共67页；当前第34页；编辑于星期一\14点11分 第三章 发酵机制及发酵动力学 3.4 氨基酸和核酸发酵机制 一、氨基酸发酵机制 典型的代谢调控发酵，关键取决于其控制机制是否被解除，是否打破微生物正常代谢